4.室内覆盖系统ppt课件

室内覆盖系统,1,随着移动通信建设步伐的不断加快、移动用户的飞速增加，在大中城市的室外地区已经基本可以做到无缝覆盖。为了提高网络质量、提高用户满意度、增加话务量，室内覆盖越来越成为网优的重点。,2,特别是随着移动通信的普及，移动用户在室内使用手机的机会日益增加，迫切要求提供更好的室内移动通信环境，在这种背景之下室内覆盖系统产生了。,3,以中国移动的GSM网为例，在中等以上城市的室外覆盖早已不存在问题。而且随着各地规划优化力度的增强，室外易于测试发现的问题也都已基本解决，工作的重点也逐渐向室内方向转移。,4,一、为什么要建设室内覆盖系统？二、什么地区需要室内覆盖？三、什么是室内覆盖系统？四、实现室内覆盖的方法五、室内覆盖系统的组成六、信号源提取的方法,1.直放站做信号源2.增加微蜂窝(基站),内容提要,5,七、信号分布的基本方式八、室内覆盖系统的工程建设九、如何评价一个好的室内覆盖系统,1.无源天馈分布方式2.有源分布方式3.光纤分布方式4.泄漏电缆分布方式,1.设计考虑因素2.场强分布3.上行信噪比4.室内覆盖所需设备、器件5.工程勘测设计6.覆盖举例,6,一、为什么要建设室内覆盖系统？,随着城市建筑的日益增多以及建筑材料的复杂化，手机在密集的建筑间，建筑物内、地下室、隧道、高速公路等地会出现接通率低、漫游不畅甚至掉话现象，给移动用户带来不便，这就需要移动运营部门不断地对网络进行优化。而室内覆盖系统便是移动运营部门对室内信号弱及信号盲区进行覆盖的主要网络优化方式。,7,在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用，形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。另外，在有些建筑物内，虽然手机能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难。,8,室内盲区新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。话务量高的大型室内场所车站、机场、商场、体育馆、购物中心等，增加微蜂窝建立分层结构。发生频繁切换的室内场所高层建筑的顶部，收到多个基站的功率近似的信号。,二、什么地区需要室内覆盖？,9,三、什么是室内覆盖？,室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。,10,室内覆盖系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。,11,12,微蜂窝有线接入方式是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源，即有线接入方式。适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内，在市区中心使用较多，解决覆盖和容量问题。宏蜂窝无线接入方式是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，即无线接入方式。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，在市郊等偏远地区使用较多。直放站（Repeater）在室外站存在富余容量的情况下，通过直放站将室外信号引入室内的覆盖盲区。,四、实现室内覆盖的方法：,13,微蜂窝有线接入方式改善高话务量地区的室内信号覆盖，微蜂窝是最佳解决方案。与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果。,14,微蜂窝技术是指通过降低基站发射功率，天线的挂高，并使用增益天线，以达到在小范围提供高密度话务量。应用微蜂窝技术的主要目的是在小范围内提供大话务量，在用户密度大的地区提供足够的信道数，解决容量的问题；由宏蜂窝解决覆盖及快速移动用户的问题，形成重叠覆盖的两层。另一个目的也用于盲区覆盖（如室内），或加上放大器在边远地区解决覆盖。,15,微蜂窝组网简单,可直接加入到现有系统中,而不需改变现有网络结构。其设备体积小,容易安装,因此应用灵活,可直接在需要的地方进行建设,从而快速解决覆盖盲点、热点地区通信问题。它对容量的提高是非常明显的。,16,覆盖半径大约为30m-300m；发射功率较小,一般在1W以下；基站天线相对较低（一般高于地面5m-10m）；视线传播,信号在楼顶的泄露小。,微蜂窝技术特点：,17,因此,微蜂窝可以被用来加大无线电覆盖,消除宏蜂窝中的“盲点”。同时由于低发射功率的微蜂窝基站允许较小的频率复用距离,每个单元区域的信道数量较多,因此业务密度得到了巨大的增长,且RF干扰很低,将它安置在宏蜂窝的“热点”上,可满足该微小区质量与容量两方面的要求。,18,微蜂窝在初期一般是提高网络覆盖质量,应用在零散的“热点”地区,即话务量比较集中,且面积较小的地区,此时对容量的提高很有限。随着容量需求增大,高话务量地区已由点逐渐变成片时,宏蜂窝已无法满足时,微蜂窝可以在一定范围内进行连续覆盖,此时效果就很明显了。,宏蜂窝盲区,热点地区覆盖,点连成片,初期,网络发展,连续覆盖,19,但微蜂窝在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。另外，对于纵深较大的商场与娱乐中心，靠室外站进行覆盖是不可能的。,微蜂窝覆盖弱势一：,20,而且微蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵，需要进行频率规划，需要增建传输系统，网络优化工作量大。因此，对宏蜂窝方式亦或微蜂窝方式的选取，需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺。,微蜂窝覆盖弱势二：,21,随着微蜂窝和微微蜂窝的发展,分层小区技术迅速提了出来。在一个分层小区结构中,不同大小的小区相互重叠,不同发射功率的基站紧密相邻并同时存在,整个通信网络呈现出多层次的结构。每一层分配不同的频率段,以保证各层之间独立运作,不会相互干扰。,分层小区技术,22,一个分层小区网络,往往是由一个上层宏蜂窝网络和数个下层微蜂窝网络组成的多元蜂窝系统。它包括宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝。每种蜂窝执行早已定义好的不同功能。宏蜂窝处理快速移动车辆的业务微蜂窝处理慢速移动,集中于步行或交通阻塞车辆的业务微微蜂窝用于覆盖商场和办公区等室内区域。,23,宏蜂窝的广域大功率覆盖可看成宏蜂窝上层网络,并作为移动用户在两个微蜂窝区间移动时的“安全网”,而大量的微蜂窝则构成微蜂窝下层网络。,上层网络广域大功率覆盖,下层网络,相邻微蜂窝的切换都回到所在的宏蜂窝上执行,24,层间切换与普通的蜂窝切换一样,切换点由系统决定,由GSM移动台自动辅助切换测量来完成,切换过程还取决于当时各级的容量,如果微蜂窝和微微蜂窝已饱和,业务将切换至更高一级的蜂窝。,25,因为微蜂窝可以在小范围内提供大话务容量，它发射功率低，设备的体积较小，可以灵活使用。因此，微蜂窝可在以下几方面获得应用。,微蜂窝的应用,26,1）快速组成微蜂窝层，提高系统容量2）作为室内覆盖的信号源，消除室内盲区3）在边远区域提供覆盖4）应急通讯,27,宏蜂窝有线接入方式宏蜂窝方式的主要优势在于成本低、工程施工方便，并且占地面积小;其弱点在于对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。,28,目前，采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切换功能可以缓解这一矛盾:当对应的宏蜂窝频率发生变化时，直放站选频模块需要作相应调整。随着运营商对成本和网络资源利用率的注重，宏蜂窝方式在最近一年出现升温的势头。,29,直放站（Repeater）在室外站存在富余容量的情况下，通过直放站（Repeater）将室外信号引入室内的覆盖盲区。,30,直放站的概念：同频双向放大的中继站，又称同频中继器，传输方式是透明传输。功能是接收和转发基站与移动台之间的信号。,31,32,利用微蜂窝解决室内问题也存在很大的局限性。建设微蜂窝的设备投入与工程周期都较大，只适合在话务量集中的高档会议厅或商场使用。在这种情况下，直放站（Repeater）以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。直放站不需要基站设备和传输设备，安装简便灵活，设备型号也丰富多样，在移动通信中正扮演越来越重要的角色。,33,扩大服务范围，消除覆盖盲区；在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；沿高速公路架设，增强覆盖效率；解决室内覆盖；将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙。,直放站的应用场合主要有以下几种：,34,项目使用微蜂窝使用直放站1.是否增加容量根据需要增加容量不能增加容量2.信号质量好一般3.设置优先级可以不可以4.对网络的影响小控制不好影响很大5.是否需要传输设备需要不需要6.是否需要重新频率规划需要不需要7.是否需要调整参数需要支持8.是否支持容量动态分配不支持(容量预分配)支持9.是否支持多运营商不支持支持10.是否支持多系统环境不支持支持11.安装时间较长较短12.投资较多较少,微蜂窝与直放站的应用比较,35,安装直放站时，天馈线系统的选择非常重要。应该注意的问题有以下几点：天线的增益：天线的方向性：系统自激、施主天线、重发天线信号源基站的选择：容量富余,36,直放站分为宽带放大和多通道选通放大两种。一般来说，多通道选通放大直放站具有更好的性能，能够提高信号的质量。但在使用时也存在一些问题，如：,37,选通的通道载频数一定不能少于源基站配置的载频，否则可能无法占用信道；许多直放站的通道数限制为4，就不能将载频数大于4的基站作为信号源。对于采用射频跳频的基站，如果跳频图案包含的频率数多于直放站选通的通道数，通话也无法维持。,38,从以上的分析看，直放站的建设必须有运营部门参与，否则质量将很难保证。厂家本着对用户负责的态度，也应该与电信部门共同做好直放站的设计与安装工作。,39,五、室内覆盖系统信号的组成：,40,六、信号源提取的几种方法：,直放站做信号源1.通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号；2.用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站。3.用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到盲区内的直放站。增加微蜂窝(基站),41,1.通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号,42,2.用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到欲覆盖区的直放站。,43,3.用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到欲覆盖区的直放站。,44,微蜂窝(基站)加直放站方式,45,七、信号分布的基本方式,无源天馈分布方式有源分布方式光纤分布方式泄漏电缆分布方式,46,1.无源天馈分布方式,通过无源器件和天线、馈线，将信号传送和分配到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖。一般用于中小型地区。,47,2.有源天馈分布方式,通过有源器件(有源集线器、有源放大器、有源功分器、有源天线等)和天馈线进行信号放大和分配。,48,49,3.光纤分布方式,主要利用光纤来进行信号分布。适合于大型和分散型室内环境的主路信号的传输。,50,51,4.泄漏电缆分布方式,信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。它适用于隧道、地铁、长廊等地形。,52,几种信号分布方式的比较,53,一个完备的室内分布系统应能够通过一个特定的接口，取得基站的下行信号，均匀地分布到指定场所的每一处。同时，又将这场所的每一处的基站上行信号收集到后，均匀地送达特定的接口。,54,总的来说，信号分布系统根据覆盖区域的具体情况，组合无源、有源、光纤、泄漏等方式，进行综合性的分析。在实际使用中，室内分布系统可使每个微蜂窝覆盖范围增至几十层楼左右；如果加装干线放大器，覆盖范围还可大幅度增加。,55,八、室内覆盖系统的工程建设,室内覆盖系统的建设可分为准备、市场、协商、设计、安装、验收、运行维护等七个阶段。准备工作是指由技术人员对建筑物内的无线信号进行测试，确定工程选点。准备工作是整个工程的发起阶段，下述选点原则可供参考：,56,第一，尽量寻找室内信号不好、又有人流量的建筑物作为室内覆盖选点的对象。第二，选择城区内知名的高层建筑进行覆盖，如热卖出租的写字楼。就目前的网络优化手段而言，对于高层空间的无线干扰及乒乓切换效应，没有其它更为有效的解决方案。,57,第三，分析宏蜂窝话务情况、划定高话务区域，然后在高话务区域寻找话务热点建筑，利用室内覆盖系统吸收建筑物内的话务，从而缓解宏蜂窝容量方面的压力。一般可选择城区中心人流量大的商场、酒店等，不论信号覆盖情况如何，均考虑进行覆盖。,58,市场工作指说服业主，达成合作意向。在当前市场经济和商业化日益发展的时代，市场工作在整个工程建设中举足轻重，业主对工程的接纳和配合直接关系到系统的最终建设。因此对市场工作应该给予充分重视，其中谈判技巧是考虑的要素之一。,59,协商工作指与业主就相关事项进行协商，达成有关协议，并签署协议书，内容包括物业管理、出入、双方责权利等。,60,设计工作指进行室内覆盖系统的工程设计，包括微蜂窝系统、传输系统、室内分布系统、电源系统共四部分内容。,61,系统容量预测在实际预测时，需要认真分析该处室内用户群特点估算潜在话务量，需要进行如下几个方面的工作。,62,（1）用户的职业分布我们对于用户职业的考虑主要是从外企职员、旅客、居民等方面，不同的职业手机占有率是不同的，所以是估算话务量的一个依据。（2）用户对移动业务的需求用户对移动业务的需求是不一样的，比如通信行业的手机用户一般通话时间长，而且比较喜欢使用新业务；商场里用户一般只是用手机进行通话。,63,（3）采用合理的话务模型由于是室内覆盖，所以与室外基站在话务模型是不同的，室内每信道话务量会更高一些。（4）预测用户群的大小我们根据建筑物的规模，用途，商场的客户流量，写字楼的上座率等因素，预测手机用户数。,64,（5）计算潜在话务量潜在的话务量主要来自于新技术、新业务的发展，如GPRS就有可能一次提供用户多个信道，另外，资费的调整也会带来话务量的激增。为此，应留有一定的余量，具体余量大小根据不同地区的发展情况会有所不同，但是一般来讲，新建微蜂窝应保证一年内的容量需求。根据得到的总的容量要求，则可容易地得到具体载频配置要求。,65,安装工作指根据设计文件进行工程施工和安装，在所有准备工作就绪后，一般在周之内可开通系统。,66,1、设计考虑因素信号源场强分布上行信噪比互调干扰上下行平衡传输和分配损耗施工难度造价,67,2、场强分布的一般设计标准掉话率：99%接通率：95%(95%以上的地方可接通)边缘场强：-85dBmC/I12dB上行噪声电平：95%,68,场强分布(室内空间传输损耗模型)L=PL+10*N*Lgd(米)+FAF其中：PL为距天线1米处的路径衰减：典型值为30dBN为同层衰减指数：办公楼N3.25一般建筑N2.76商场N2.18FAF路径损耗附加值：玻璃8dB隔墙10-15dB预制板20-30dB,69,3、上行信噪比基站的白噪声为-120dBm，为了保证接收机的灵敏度，需要设置上行增益，使上行链路的总输入噪声小于-120dBm。如：基站输出P43dBm，输入到直放站为-40dBm，即有效路径损耗为83dBm，那么直放站的上行增益设置也一定要小于：83总的噪声系数,70,如只有直放站是有源器件，噪声系数为5dB，增益应设为小于78db;如增益设为80，直放站总的噪声-115dBm(白噪声噪声系数)，在输出口变为-35dBm，经过83dB的有效路径损耗输入到基站为-118dBm，大于源噪声-120dBm,使基站接收机灵敏度降低2dB。,71,4、室内覆盖所需设备与器件微蜂窝，基站直放站(宽带、信道选择)：增益7090db,20-33dBm输出干线放大器：增益3050db,20-30dBm输出耦合器：40dB(-0.3),30dB(-0.3),20dB(-0.5),10dB(-0.8),7dB(-1.1),5dB(-1.3)功分器：4功分器(-6.4)；3功分器(-5)，二功分器(-3.3)室内天线：定向(60-120度，5-10dBi),全向吸顶(2-5dBi)馈线接头：波纹管电缆：7/8(-4dB/100m);1/2(-7dB/100m);1/4(-11dB/100m);屏蔽网电缆：7D-FB(-15dB/100m);9D-FB(-12dB/100m);12D-FB(-9dB/100m)泄漏电缆：7/8(-6dB/100m);1-1/8(-4dB/100m)施主基站：水平波束角35度；增益：15-18dBi光端机：点对点、点对多点光纤：双纤、单纤,72,5、工程勘测设计（1）、确定覆盖区域室内覆盖的目的是在建筑物内部需要场强覆盖，而基站信号又无法辐射的区域提供理想的信号覆盖。因此，工程设计的首要工作是勘测确定哪些区域已被基站所覆盖，哪些区域还需室内分布系统增强信号。在勘测时，应特别注意话务繁忙地带，即用户最经常使用移动电话的地方，往往这一区域要设计一个分布天线。,73,（2）、预测覆盖效果并确定工程方案经过实地勘测，可基本确定各分布天线的位置，并根据各分布天线管辖范围来确定其每个信道的输出功率Ptd。为了使方案规划更加准确，往往可对这些区域进行场强覆盖预测。,74,具体可采取以下方法：用信号发生器和室内天线组成发射单元，在分布天线位置发出所设计的相应输出功率Ptd，而将测试手机作为接收单元，在相应覆盖区域各点测试场强的大小，观察是否能良好地接收到信号。为使工程具有良好的性能价格比，工程设计还需选取安放大量合适的匀点分布系统。,75,其中所需参数：Lf可从工程拟采用的馈线长度、型号算出；Lc、GA1、GA2可从工程采用的合/分路器和天线的规格型号中获得；Prd可用测试手机在安装室外天线位置上测得；用一部手机在覆盖区各处发出上行信号，而用一部测试手机在安装相应室内分布天线位置接收信号，所测得的最小信号即可视为此分布天线上行路线的最低输入电平Pru;,76,而系统对基站的最低输出电平Pru可由式Pru=Sr+Ls确定。式中Sr为基站接收灵敏度，一般取-104dBm,Ls为系统室外天线至基站的自由空间损耗，可由Ls=32.5+20logF+20logd计算获得。式中：d为系统至基站间的距离(km)，F为信号频率(MHz)。至此，确定系统放大量Ad、Au的所有参数均已获得，这样就可选取合适的室内匀点分布系统进行施工。,77,78,九、如何评价一个好的室内覆盖系统1、以最少的设备满足设计要求；2、不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能；3、兼容所有移动通信体制：CDMA800，GSM900，DCS1800，3G(2GHz频段，增加新的系统简单方便；4、使用寿命长，具有远程监控能力，管理维护方便；5、综合考虑性价比。,79,室内微蜂窝系统的验收,当一个室内微蜂窝系统建成后，我们需要对它进行评判，从而知道是否达到预期的目标。下面我们简单介绍一下验收时要注意的几个主要方面：1、从性能统计上考核，看是否达到指标要求。这些指标涉及到掉话率、呼叫建立成功率、上下行平衡等。,80,2、现场测试质量评估，看通话质量是否清晰，无断续、信号是否稳定等。测试时要注意窗口处是否由室内微蜂窝做主控，且与室外大站的切换点在窗外、此外，测试区域不要遗漏电梯、楼梯、卫生间等地。实际测试中我们规定室内最低场强不能低于-85dBm，而且在建筑物外室内信号不能太强，以免造成对室外大站的干扰。3、基站设备的验收。查看布线等是否符合工艺要求、基站资料是否完全等，便于以后的维护。,81,4、天馈线系统的验收。测试天线点分布是否合理、有无覆盖盲区等。此外，天线点分布图等天馈线系统基础资料也应完整，这些是以后维护的基础。5、查看告警，观察统计报告，并查看上行干扰，上下链路的平衡等情况，确保系统运行稳定，可靠。,82,补充内容,一、室内信号测试软件UmStarIndoor二、室内覆盖实例天津邮电管理中心大楼江苏证券大厦,83,一、室内信号的测试,目前市场上路测(DriveTest)产品较多，但室内测试产品(IndoorTest)却不多见。室内测试和路测相比较，具有如下几个特点：室内测试由于无法使用GPS，需要使用笔触式手持电脑在建筑物平面图上人工采样测试点；室内的信号包括来自室外宏蜂窝的信号和室内微蜂窝的信号等；,84,室内的平面图是多层的，包括建筑物的每个楼层、电梯层，每个楼层有可能有一些单独的测试层，所以室内一般采用树型的图层管理结构；室内的信号覆盖方式是多样的，包括光纤分布系统、泄露电缆等；室内和室外基站之间的切换关系需要做特别设置，一般将室内微蜂窝的优先级别设为高于宏蜂窝。,85,目前，创我科技公司推出针对室内测试的专业产品-UmStarIndoor，它是一种轻巧灵活的室内空中接口测试工具。可以全面测试室内GSMDCS无线接口Um口参数，这包括来自室内天线或室外天线的信号，位置信息由测试人员直接在电脑平面图上采样测试点，系统提供分析平台对测试数据进行分析和统计，并自动生成测试评分报告。,86,有了这套测试系统，GSM网络维护工程师便可以进行完整的室内GSM覆盖测试，清楚的知道信号在室内的分布情况，为网络调整提供了充分的依据。室内测试采用笔触式手持电脑，方便测试人员进行操作。,87,室内测试的建筑物地图，用户可以通过扫描仪扫描输入，也可采用其他图源，用户甚至可以自己人工制作平面图。在UmStarIndoor测试系统中，将建筑物按层分为多个图层，电梯的测试另外有单独的测试图层，而且用户可以对每个图层进行编辑操作，UmstarIndoor还可以与GPS相连，这样方便工程师在室外环境中使用该系统。,88,图1是利用UnStarIndoor在某城市进行的一次室内测试情况。主要对某层的大厅、川菜馆、川宾一楼、1F错层进行了测试，测试的结果表明达到了预期的效果,89,测试点的详细参数统计表：,一楼的信号覆盖基